[发明专利]先导式微型滑阀

说明书

发明背景

本发明一般涉及用于控制液压或气压系统中的流体流动的阀。更 具体地，本发明涉及一种改进的微型阀装置。

阀被广泛地用于控制流体从加压流体源到载荷装置或从载荷装置 到压力排出孔(pressure vent)的流动。通常，提供泵或其他装置作 为加压流体源。流体流动由阀来选择性地控制，从而控制载荷装置的 操作。

一种类型的阀是微型阀。一种微型阀系统是微型机电系统 (MicroElectroMechanical System)(MEMS)，该微型机电系统一般涉 及半导体机电装置。

MEMS是一类这样的系统，该系统物理上是小的，且具有在微米 范围内的尺寸的特征。MEMS装置是至少部分地形成该种系统的一部 分的装置。这些系统具有电子部件和机械部件。术语“微加工 (micromachining)”通常被理解为是指制造MEMS装置的三维结构和 移动部件。

MEMS最初使用改进的集成电路(电脑芯片)制造技术(例如化 学刻蚀)和材料(例如硅半导体材料)来微加工这些非常小的机械装 置。如今有更多的可用的微加工技术和材料。

术语“微型阀”，如该申请中所使用的，是指具有在微米范围内的 尺寸的特征的阀，因此，根据定义，其至少部分地通过微加工而形成。 术语“微型阀装置”，如该申请中所使用的，是指包括微型阀且可能包 括其他部件的装置。应注意，如果微型阀装置中包括不同于微型阀的 部件，则这些其他部件可以是微加工的部件(micromachined  component)或标准尺寸(较大)部件。

已经提出各种微型阀装置来用于控制流体回路内的流体流动。一 种典型的微型阀装置包括可移置构件(displaceable member)或阀， 该可移置构件或阀由主体可移动地支撑，并可操作地连接到致动器以 便在关闭位置和完全打开位置之间移动。当设置在关闭位置时，阀阻 挡或关闭设置成与第二流体口流体连通的第一流体口，从而阻止流体 在流体口之间流动。当阀从关闭位置移动到完全打开位置时，流体逐 渐地被允许在流体口之间流动。

一种类型的微型阀是微型滑阀。微型滑阀典型地由主阀主体组成， 该主阀主体设置在腔中，而该腔在多层阀壳的中间层中形成。通过壳 的层的各种口提供与腔的流体连通。主阀主体在腔中是可移动的，以 根据所期望的结果通过阻挡特定的口来可选择地允许通过腔的流体连 通。在操作中，横跨主阀主体施加压力差来使主阀主体移动到期望的 位置中。典型地，压力差由先导阀(pilot valve)来控制。

另一种类型的微型阀，通常被用作先导阀，由横梁组成，该横梁 在一端部由主体弹性支撑。在操作中，致动器迫使横梁围绕横梁的支 撑端弯曲。为了弯曲横梁，致动器必须产生足以克服与横梁相关的弹 簧力的力。一般而言，随着横梁的移置需求的增加，致动器所需的用 来弯曲或移置横梁的输出力也增加。

致动器除了产生足以克服与横梁相关的弹簧力的力之外，还必须 产生能够克服作用在横梁上的流体流动力，该流体流动力对抗横梁的 预期移置(intended displacement)。一般地，这些流体流动力随着通 过流体口的流速增加而增加。

同样，一般地，随着横梁的移置需求的增加和/或随着通过流体口 的流速需求的增加，致动器所需的输出力以及致动器的尺寸和驱动致 动器所需的动力也必须增加。

一种具体类型的微型阀系统是先导式微型阀(pilot operated  microvalve)。典型地，这样的微型阀装置包括微型滑阀，该微型滑阀 是由如上所述的类型的微型阀先导式操作的。例如，美国专利 No.6,494,804、6,540,203、6,637,722、6,694,998、6,755,761、6,845,962 和6,994,115公开了先导式微型阀，其公开内容通过引用并入于此。

发明概述

本发明涉及一种用于控制液压或气压系统中的流体流动的改进的 微型阀装置。